Zn/F共掺杂策略协同优化P2型钠离子电池正极材料的结构稳定性与电化学性能

本文创新性地采用Zn2?/F?双离子掺杂策略，设计出P2-Na0.67Ni0.27Mn0.67Zn0.05O1.95F0.05（NNMO-Z0.05F0.05）正极材料。通过F?掺杂激活可逆氧氧化还原反应并加速Na?扩散，Zn2?掺杂抑制TMO2层滑移，协同解决高电压（>4.0V）下的P2-O2相变和晶格氧流失问题，使材料在0.1C下实现126.1mAh/g初始容量和89.7%循环保持率。

　　

Highlight

本研究通过Zn/F共掺杂策略，在P2-Na_0.67Ni_0.33Mn_0.67O₂正极中实现结构-电化学性能的协同优化。

Results and discussion

XRD分析显示，F掺杂量在x=0-0.07范围内均能保持P2型结构（空间群P6₃/mmc）。当x=0.05时，(002)晶面衍射峰向低角度偏移，表明F?的引入扩大了层间距。电化学测试表明，NNMO-Z_0.05F_0.05在5C倍率下仍能保持71.7mAh/g的放电容量，其优异的倍率性能归因于F?强化了TM-F键（过渡金属-氟键）并降低了Na?扩散能垒。

Conclusions

Zn/F共掺杂通过三重机制提升性能：①F?激活可逆氧氧化还原并形成TM-F键锁住晶格氧；②Zn2?作为"支柱"抑制TMO₂层滑移；③协同作用阻断P2-O2相变路径。该策略为高电压钠电正极设计提供了新思路。